(57)【要約】  コロナ点火システムのための電力増幅器回路を提供する。当該回路は、ＲＦ変圧器の二次巻線の一端に接続されたインダクタおよびキャパシタを含む。二次巻線の他端は、接地に接続された電流センサに接続されている。変圧器は、一端が電圧源に接続され他端が一対のスイッチに連結された一次巻線も有する。これらの巻線は、コアに巻き付けられている。ＤＣ電圧源からスイッチに流れる電流は、コア内に磁束を生じさせる。点火装置を通って流れる電流によって二次巻線上に電圧が発生する。この電圧は、スイッチに戻されて、オンおよびオフタイミングを制御する。点火装置に流入するまたは点火装置から流出する電流がゼロであるとき、電圧がコロナ点火装置に提供されるかまたは点火装置から引き出される。
2019527793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロナ点火システムのための電力増幅器回路であって、
一次巻線および二次巻線を有するＲＦ変圧器を備え、前記一次巻線および前記二次巻線は、磁性コアに巻き付けられ、前記電力増幅器回路はさらに、
前記二次巻線の一端に接続されたインダクタおよびキャパシタと、
前記二次巻線の別の端部に接続された電流センサとを備え、
前記二次巻線を通る電流は、前記コア内で相反する方向に磁束を発生させる、電力増幅器回路。
【請求項２】
前記一次巻線は、一端が電源に接続され、他端が、第１および第２のスイッチのオンおよびオフタイミングが制御されるように第１および第２のスイッチに連結されている、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項３】
前記二次巻線は、コロナ点火装置に出力信号を提供する、請求項２に記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記電流センサは、抵抗器、ダイオード、インダクタおよびキャパシタのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項５】
共振周波数を有するコロナ点火装置と、発振器と、ローパスフィルタとを含み、前記ローパスフィルタは、少なくとも１２０°であって１８０°未満の前記電流の位相シフトを提供し、望ましくない周波数をフィルタリングし、フィルタリングされたフィードバック信号を提供して前記発振器を前記コロナ点火装置の前記共振周波数に維持する、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項６】
コロナ点火システムであって、
電源から電力を受け取る一端を有する一次巻線と、
各々が前記一次巻線の他端に接続されて前記一次巻線に電圧を印加するための一対のスイッチと、
前記一次巻線とは反対方向に磁性コアの周囲に配置され、一端がコロナ点火装置に接続された二次巻線と、
前記二次巻線の他端に接続され、最終的には前記スイッチに接続された電流センサとを備え、前記電流センサは、前記二次巻線の電流を取得し、前記二次巻線の前記電流を使用して、最終的には、前記二次巻線の電圧を前記コロナ点火装置の電流と同相にするときに前記一次巻線に前記電圧を印加するように前記スイッチに指示する、コロナ点火システム。
【請求項７】
前記電流センサから取得される前記電流を表す信号を受信し、前記二次巻線の前記電圧を前記コロナ点火装置の前記電流と同相にするときに前記一次巻線に前記電圧を印加するように前記スイッチに指示するためのコンパレータブロックを含む、請求項６に記載のコロナ点火装置。
【請求項８】
前記電流センサからの前記電流を表す信号を受信し、前記電流から望ましくない周波数を除去し、前記信号を最終的に前記コンパレータブロックに送信する前に少なくとも１２０°であって１８０°未満の前記電流信号の位相シフトを生じさせるためのローパスフィルタを含む、請求項７に記載のコロナ点火システム。
【請求項９】
ローパスフィルタからの前記電流を表す信号を受信し、前記信号を前記コンパレータブロックに送信する前に前記信号をトランケートするクランプを含む、請求項８に記載のコロナ点火システム。
【請求項１０】
共振周波数でコロナ点火装置を動作させる方法であって、
コロナ点火装置に接続された二次巻線から電流を取得するステップを備え、前記二次巻線の前記電流は、前記コロナ点火装置の電流を示し、前記二次巻線は、一次巻線に接続され、前記方法はさらに、
二次巻線の電圧を前記コロナ点火装置の前記電流と同相にするときに前記一次巻線に電圧を印加するようにスイッチに指示するステップを備える、方法。
【請求項１１】
コンパレータブロックへの前記電流を表す信号を送信するステップを含み、前記コンパレータブロックは、前記一次巻線に前記電圧を印加するように前記スイッチに指示する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電流を表す前記信号から望ましくない周波数を除去し、前記コンパレータブロックに送信する前に少なくとも１２０°であって１８０°未満のこの信号の位相シフトを生じさせるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電流を表す前記信号を前記コンパレータブロックに送信する前にこの信号をトランケートするステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記二次巻線から電流を取得するステップは、前記コロナ点火装置に流入する電流を検出するステップと、前記コロナ点火装置に流入する前記電流が名目上ゼロであるときに前記コロナ点火装置にプラスの電圧を印加するステップとを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記二次巻線から電流を取得するステップは、前記コロナ点火装置から流出する電流を検出するステップと、前記コロナ点火装置から流出する前記電流が名目上ゼロであるときに前記コロナ点火装置にマイナスの電圧を印加するステップとを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
電力増幅器回路であって、
各々がコアに巻き付けられた一次巻線および二次巻線を含むＲＦ変圧器を備え、前記二次巻線は、抵抗器を含み、
前記一次巻線は、一端が電源に接続され、他端がスイッチに連結され、電流は、ＤＣ電圧源から前記スイッチに流れ、前記電力増幅器回路はさらに、
前記ＲＦ変圧器の前記二次巻線の一端に接続されたインダクタおよびキャパシタと、
前記二次巻線の他端に接続され、接地に接続された抵抗器とを備え、
前記ＤＣ電圧源から前記スイッチに流れる電流は、前記コア内に磁束を生じさせ、前記二次巻線の前記抵抗器上で電圧を発生させ、この電圧は、前記スイッチに戻されて、前記スイッチのオンおよびオフタイミングを制御する、電力増幅器回路。
【請求項１７】
電力増幅器回路を動作させる方法であって、
各々がコアに巻き付けられた一次巻線および二次巻線を含むＲＦ変圧器を設けるステップを備え、前記二次巻線は、抵抗器を含み、前記一次巻線は、一端が電源に接続され、他端がスイッチに連結され、電流は、ＤＣ電圧源から前記スイッチに流れ、前記方法はさらに、
前記ＲＦ変圧器の前記二次巻線の一端に接続されたインダクタおよびキャパシタを設けるステップと、
前記二次巻線の他端に接続され、接地に接続された抵抗器を設けるステップと、
前記ＤＣ電圧源から前記スイッチに電流を送信して、前記コア内に磁束を生じさせ、前記二次巻線の前記抵抗器上で電圧を発生させるステップと、
前記二次巻線の前記抵抗器上で発生した前記電圧を前記スイッチに戻して、前記スイッチのオンおよびオフタイミングを制御するステップとを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１６年８月８日に出願された米国一部継続特許出願番号第１５／２３０，９２７号の利益を主張し、その内容は引用によって本明細書に援用される。
【０００２】
発明の背景
１．技術分野
本発明は、一般に、自動車用途などにおいて空気／燃料混合物を点火するために使用される点火装置に関し、特に、コロナ点火システムで使用される自己調整型電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術
米国特許第６，８８３，５０７号は、コロナ放電空気／燃料点火システムで使用される点火装置を開示している。燃焼を開始させるために使用される例示的な方法によれば、電極を高い高周波（「ＲＦ」）電圧電位に充電して、燃焼室内で強いＲＦ電場を生じさせる。そして、当該強い電場は、燃焼室内の燃料−空気混合物の一部をイオン化させる。燃料−空気ガスをイオン化するプロセスは、絶縁破壊の始まりであり得る。しかし、プラズマが形成されて電気アークが電極から接地シリンダ壁またはピストンに達することになるであろう電子雪崩のレベルにまで絶縁破壊が進まないように、電場を動的に制御することができる。電場は、燃料−空気ガスの一部、プラズマを引き起こす上記の電子雪崩連鎖反応を生じさせるのに不十分な一部、のみがイオン化されるレベルに維持される。しかし、電場は、十分に強く維持されるので、コロナ放電が起こる。コロナ放電の際、電極上の一部の電荷は、ガスを通って小電流として接地に運ばれるか、または電子が電極から放出されたりイオン化された燃料−空気混合物から電極に吸収されたりすることにより、放散されるが、電流は非常に小さく、電極における電圧電位はアーク放電と比較して非常に高いままである。十分に強い電場は、燃料−空気混合物の一部のイオン化を生じさせて、燃焼反応を促進する。イオン化された燃料−空気混合物は、火炎前面を形成し、当該火炎前面は、その後自律的になって残りの燃料−空気混合物を燃焼させる。
【０００４】
図１は、容量結合ＲＦコロナ放電点火システムを示す。当該システムは、「容量結合」と呼ばれる。なぜなら、電極４０が貫通絶縁体７１ｂの周囲の誘電材料から外に延在して燃料−空気混合物に直接さらされることがないからである。それどころか、電極４０は、貫通絶縁体７１ｂによって覆われたままであり、燃焼室５０内に電場を生成するように貫通絶縁体の一部を通る電極の電場に左右される。
【０００５】
図２は、本発明の例示的な実施形態に係る制御電子機器および一次コイルユニット６０の機能ブロック図である。図２に示されるように、制御電子機器および一次コイルユニット６０は、たとえば１５０ボルトの電圧を線６２を介してＤＣ源から受け取るセンタータップ一次ＲＦ変圧器２０を含む。変圧器２０に印加される電力を２つの位相、すなわち所望の周波数、たとえば高電圧回路３０（図１を参照）の共振周波数の位相Ａおよび位相Ｂ、の間で切り換えるために、ハイパワースイッチ７２が設けられている。また、１５０ボルトＤＣ源は、制御電子機器および一次コイルユニット６０における制御回路のための電源７４に接続されている。制御回路電源７４は、典型的には、１５０ボルトＤＣ源を、制御電子機器が許容できるレベル、たとえば５〜１２ボルト、にまで減少させるために降圧変圧器を含む。本発明の例示的な実施形態によれば、図１および図２に「Ａ」で示されている変圧器２０からの出力は、二次コイルユニットに収容されている高電圧回路３０に電力を供給するために使用される。
【０００６】
変圧器２０から出力された電流および電圧は、点Ａにおいて検出され、たとえば信号からノイズを除去するために７３および７５においてそれぞれ従来の信号調節が実行される。この信号調節は、たとえばアクティブフィルタ、パッシブフィルタまたはデジタルフィルタ、ローパスフィルタおよびバンドパスフィルタを含んでもよい。次に、電流および電圧信号は、７７、７９においてそれぞれ全波整流および平均化される。信号ノイズを除去する電圧および電流の平均化は、従来のアナログまたはデジタル回路で実現されてもよい。平均化および整流された電流および電圧信号は、除算器８０に送信され、除算器８０は、電圧を電流で除算することによって実際のインピーダンスを計算する。電流および電圧信号は、位相検出器および位相ロックループ（ＰＬＬ）７８にも送信され、位相検出器および位相ロックループ（ＰＬＬ）７８は、高電圧回路３０のための共振周波数である周波数を出力する。ＰＬＬは、電圧および電流が同相になるように出力周波数を調整することによって共振周波数を決定する。直列共振回路では、共振時に励起されると、電圧および電流は同相になる。
【０００７】
計算されたインピーダンスおよび共振周波数は、パルス幅変調器８２に送信され、パルス幅変調器８２は、各々が計算されたデューティサイクルを有する２つのパルス信号、すなわち位相Ａおよび位相Ｂ、を出力して、変圧器２０を駆動する。パルス信号の周波数は、ＰＬＬ７８から受信される共振周波数に基づく。デューティサイクルは、除算器８０から受信されるインピーダンスに基づき、システムコントローラ８４から受信されるインピーダンス設定点にも基づく。パルス幅変調器８２は、２つのパルス信号のデューティサイクルを調整して、除算器８０からの測定されたインピーダンスをシステムコントローラ８４から受信されたインピーダンス設定点と一致させる。
【０００８】
システムコントローラ８４は、インピーダンス設定点を出力することに加えて、トリガ信号パルスもパルス幅変調器８２に送信する。このトリガ信号パルスは、図１に示される高電圧回路３０および電極４０の起動を制御する変圧器２０の起動タイミングを制御する。トリガ信号パルスは、不図示のマスタエンジンコントローラ８６から受信されるタイミング信号６１に基づく。タイミング信号６１は、いつ点火シーケンスを開始させるかを決定する。システムコントローラ８４は、このタイミング信号６１を受信し、次にトリガパルスおよびインピーダンス設定点の適切なシーケンスをパルス幅変調器８２に送信する。この情報は、いつ点火するか、何回点火するか、どれぐらいの期間点火するか、およびインピーダンス設定点をパルス幅変調器に知らせる。所望のコロナ特性（たとえば、点火シーケンスおよびインピーダンス設定点）は、システムコントローラ８４においてハードコードされてもよく、またはこの情報は、信号６３を介してマスタエンジンコントローラ８６からシステムコントローラ８４に送信されてもよい。システムコントローラ８４は、現代のエンジン制御および点火システムにおいて慣例であるように、診断情報をマスタエンジンコントローラ８６に送信してもよい。診断情報の例としては、電圧源を下回っている／上回っていること、電流および電圧信号から決定されるような点火の失敗、などを挙げることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要
ＲＦ変圧器の二次巻線の一端に接続されたインダクタおよびキャパシタを有する電力増幅器回路を提供する。二次巻線の他端は、接地に接続された抵抗器に接続されている。変圧器は、一端が電源に接続された一次巻線も有する。一次巻線の他端は、スイッチに連結されている。これらの巻線は、磁性コアに巻き付けられている。一次巻線は、電源からスイッチに流れる電流がコア内で相反する方向に磁束を生じさせるように配置されている。回路の発振を開始させるために、スイッチのうちの１つが短期間オンにされて、インダクタおよびキャパシタが鳴る（ring）ようにする。その結果、二次巻線および電流センサ上で電圧が発生し、当該電圧は、全てのノイズをフィルタリングにより除去して電圧をインダクタキャパシタの固有周波数のままにする回路に供給される。電流センサは、抵抗器、ダイオード、インダクタおよびキャパシタのうちの少なくとも１つを含む。この電圧は、スイッチに戻されて、オンおよびオフタイミングを制御する。このように、固有周波数を測定して記録する必要がなくなる。
【００１０】
本発明の一実施形態では、コロナ点火システムのための電力増幅器回路であり、上記電力増幅器回路は、コアに巻き付けられた一次巻線および二次巻線を有するＲＦ変圧器と、上記二次巻線の一端に接続されたインダクタおよびキャパシタと、上記二次巻線の別の端部に接続された電流センサとを含み、上記二次巻線において誘導される電流は、上記コア内で相反する方向に磁束を発生させる。
【００１１】
本発明の一局面では、上記一次巻線は、一端が可変電源に接続され、他端が、第１および第２のスイッチのオンおよびオフタイミングが制御されるように第１および第２のスイッチに連結されている。
【００１２】
本発明の別の局面では、上記二次巻線は、コロナ点火装置に出力信号を提供する。
本発明の別の局面では、上記二次巻線の端部は、上記回路を駆動して上記コロナ点火システムを動作させることによってコロナ点火装置を点火する２つのスイッチにそれぞれ接続される。
【００１３】
本発明の別の局面は、上面からコロナ点火装置を収容する燃焼室まで延在する点火装置開口を有するシリンダヘッドを含む内燃機関を提供する。また、当該機関は、エンジンコンピュータから信号を受信するように構成された制御回路と、交流電流および電圧信号を生成して点火装置アセンブリをその共振周波数で駆動するための電力増幅器回路とを含む。点火装置アセンブリは、ＬＣＲ回路を構成するインダクタ、キャパシタおよび電流センサを含み、インダクタの一端は、点火端部アセンブリを介して燃焼機関の燃焼室内の電極冠部に接続されている。
【００１４】
本発明の一局面では、上記電力増幅器回路は、各々がコアに巻き付けられた一次巻線および二次巻線を有するＲＦ変圧器と、上記二次巻線の一端に接続された上記インダクタおよびキャパシタと、上記二次巻線の別の端部に接続された上記電流センサとを含み、上記二次巻線において誘導される電流は、上記コア内で相反する方向に磁束を発生させる。
【００１５】
本発明の別の局面では、上記制御回路は、上記電力増幅器回路に印加するための電圧を決定し、上記電力増幅器回路は、上記巻線を通る電流を駆動して、上記点火装置アセンブリの共振周波数のフィードバック信号を提供し、上記点火装置アセンブリは、上記キャパシタにおけるキャパシタンスと上記電流センサにおける抵抗と上記インダクタにおけるインダクタンスとが組み合わせられたときに規定の周波数で共振する。
【００１６】
本発明のさらに別の局面では、上記一次巻線は、一端が電源に接続され、他端が、第１および第２のスイッチのオンおよびオフタイミングが制御されるように第１および第２のスイッチに連結されている。
【００１７】
本発明のさらに別の局面では、上記二次巻線は、上記コロナ点火装置に出力信号を提供する。
【００１８】
本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、例示的な実施形態の詳細な説明から当業者により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】先行技術における例示的なコロナ放電点火システムを示す。
【図２】先行技術のシステムに係る制御電子機器および一次コイルユニットの機能ブロック図を示す。
【図３】本発明に係る自己調整型回路を示す。
【図４】１つの例示的な実施形態に係るコロナ点火システムにおける図３の回路の実現例を示すブロック図である。
【図５】別の例示的な実施形態に係るコロナ点火システムにおける図３の回路の実現例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
例示的な実施形態の詳細な説明
ＲＦ変圧器の出力巻線の一端にインダクタおよびキャパシタを接続した電力増幅器回路である。出力巻線の他端は、電流センサに接続され、電流センサは、さらに接地に接続されている。電流センサは、抵抗器ダイオード、インダクタおよびキャパシタのうちの少なくとも１つを含む。変圧器は、２つの一次巻線を有する。両方の一次巻線は、一端が可変ＤＣ電圧源に接続されている。各一次巻線の他端は、ＭＯＳＦＥＴに連結されている。３つの巻線は全て、フェライトコアに巻き付けられている。２つの一次巻線は、ＤＣ電圧源からＭＯＳＦＥＴに流れる電流がフェライトコア内で相反する方向に磁束を生じさせるように配置されている。回路の発振を開始させるために、ＭＯＳＦＥＴのうちの１つが短期間オンにされて、インダクタおよびキャパシタが鳴るようにする。その結果、二次巻線の電流センサ上で電圧が発生し、当該電圧は、全てのノイズをフィルタリングにより除去して電圧をインダクタキャパシタの固有周波数のままにする回路に供給される。この電圧は、ＭＯＳＦＥＴに戻されて、オンおよびオフタイミングを制御する。このように、固有周波数を測定して記録する必要がなくなる。
【００２１】
図３に示される回路は、変圧器と、変圧器を駆動するためのｍｏｓｆｅｔと、変圧器の動作の周波数を調整するためのフィードバック回路とを含む。変圧器は、一例では、フェライトコアを有し、当該コアの周囲に４組の巻線を有する。インダクタＬ１およびＬ２は、ＤＣ電圧源に接続される点において接合された一次巻線である。当該回路は、ある範囲の電圧源電圧で動作するように設計可能であり、この実施形態では電圧は６０ＶＤＣに設定される。インダクタＬ１およびＬ２の他端の各々は、ＭＯＳＦＥＴとして示されているスイッチに接続されている。当業者によって容易に理解されるように、他のタイプのスイッチが使用されてもよい。各スイッチは、発振器とも呼ぶことができる。
【００２２】
インダクタＬ３は、変圧器の二次または出力インダクタである。Ｌ３の一端は、低値抵抗を介して接続されている。他端は、コロナ点火装置のインダクタに接続されている。第４のインダクタであるＬ６は、フィードバック信号を提供してさまざまな長さのアタッチメントケーブルのさまざまなキャパシタンスを補償する検知インダクタである。
【００２３】
点火システムは、３つのサブアセンブリ、すなわち制御回路、電力増幅器および点火装置アセンブリ、から成っている。
【００２４】
制御回路：この回路は、シリンダ内でいつコロナを開始および終了させるかをシステムに知らせる信号をエンジンコンピュータ（ＥＣＵ）から受信する。この回路は、どのような電圧を電力増幅器変圧器に印加するかを決定する。この回路の一部は、電力増幅器変圧器に印加されるＤＣ電圧を生成する。
【００２５】
電力増幅器回路：この回路は、交流電流および電圧信号を生成して、点火装置アセンブリをその共振周波数で駆動する。それは、発振を開始および終了させるためのコマンドを制御回路から受信する。電力増幅器回路は、変圧器を通る電流を駆動するための回路と、点火装置アセンブリの共振周波数をフィードバックするための回路とを含む。このフィードバック信号は、インダクタ共振に関連する信号、一次巻線電圧に関連する信号、および二次巻線電圧に関連するフィードバック信号を含む。
【００２６】
点火装置アセンブリ：点火装置アセンブリは、スパークプラグと同様の態様でシリンダヘッドに連結する。アセンブリは、インダクタと、燃焼室内に電極を含む点火端部サブアセンブリとを含む。点火装置アセンブリは、ＬＣＲアセンブリとして接続されたインダクタ、キャパシタおよび電流センサを有する。電圧がインダクタの一端に印加されると、ＬＣＲアセンブリは共振する。インダクタは、点火装置の一部である。インダクタの第２の端部は、点火端部アセンブリを介して燃焼室内の電極冠部に接続されている。点火端部アセンブリおよび燃焼室は、インダクタンスと組み合わせられたときに特定の周波数で共振するキャパシタンスおよび抵抗を形成する。
【００２７】
動作時、エンジンコンピュータ（ＥＣＵ）などの装置は、信号を制御回路に送信する。この信号は、各点火装置上でいつコロナを開始および終了させるかを制御回路に知らせる。制御回路は、ノーマリーハイの信号を電力増幅器に送信し、当該信号は、コロナ事象を開始させるためにローになる。コロナが要求される限り信号はローにとどまり、コロナ事象を終了させるためにハイに戻る。この信号は、Ｑ１３のエミッタであるノードＡに印加される。Ａにおけるこの電圧の変化により、ノードＮはハイからローになる。次に、ノードＮは、２箇所に差し向けられる。
【００２８】
１つの送り先は、Ｑ１２のコレクタならびにＱ１２およびＱ７のベースである。Ｎにおけるこの降下により、Ｑ１２およびＱ７がオンになり、電流がノードＺに流れることが可能になる。第２の送り先は、Ｃ３であり、Ｃ３は、短期間の電圧降下をＲ１３およびダイオード１を介してノードＲ、すなわちＱ９のベースに送信する。そして、これにより、ノードＴにおける電圧が短期間降下する。ベースにおけるこの降下により、Ｑ５がオンになり、電流がノードＺから引き込まれ、ノードＢがマイナスからプラスに引き上げられる。これにより、Ｑ１１がオンになるとともにＱ１７がオフになり、その結果、Ｑ１がオンになるとともにＱ２がオフになる。これにより、Ｒ１６およびダイオード２を介してノードＣ、すなわちＭ１のゲートに接続されているそれらのエミッタが引き上げられる。ノードＣはマイナスからプラスになり、Ｍ１をオンにする。Ｍ１のドレインはＬ２に接続されており、そのソースは接地に接続されている。Ｍ１をオンにすることにより、電流がＬ２を通って流れ、その結果、磁束が変圧器内のフェライトを通って流れるように仕向けられる。
【００２９】
Ｍ１がオンのままであり続けると、ノードＴにおける電圧がＱ５をオフにする値に戻るまではＬ２を通って電流が伝えられる。これにより、ノードＺを通って流れる電流がＲ１１からＲ１８に移行し、ノードＨがマイナスからプラスに引き上げられる。これにより、Ｑ８がオンになるとともにＱ２０がオフになり、その結果、Ｑ４がオンになるとともにＱ３がオフになる。これにより、Ｒ１７およびダイオード３を介してノードＦ、すなわちＭ４のゲートに接続されているそれらのエミッタが引き上げられる。ノードＦはマイナスからプラスになり、Ｍ４をオンにする。Ｍ４をオンにすることにより、電流がＬ１を通って流れ、その結果、磁束がＬ２によって引き起こされる磁束とは反対方向に変圧器内のフェライトを通って流れるように仕向けられる。
【００３０】
変圧器フェライト磁束は、変圧器二次巻線Ｌ３を通る電流を発生させ、その結果、その２つの端部間に電圧を生じさせる。Ｌ３の一端は、接地に連結されたＲ１４に接続されている。Ｌ３の他端は、点火装置アセンブリ内のインダクタに連結されている。点火装置ＬＣＲアセンブリに印加される電圧の急激な変化は、それを共振させる。電流がＲ１４を通って流れると、ノードＬにおける電圧は上昇する。この電圧は、Ｒ１５を介してノードＡ２に供給される。ノードＡ２からの電流は、Ｃ５およびＲ１９に接続されているＬ５を通る。これらの構成要素は、ローパスフィルタを構成し、１８０°未満の電流の位相シフトを提供し、対象の範囲外の周波数を除去する。この信号は、Ｄ７およびＤ８によってクリップされ、次にＣ７を通されて、Ｑ１０を駆動する。Ｑ１０がオンにされると、電流は、Ｒ１８を通って流れ、Ｒ１１を通って流れることをやめる。これにより、Ｍ１がオフに、Ｍ４がオンに、またその逆に、切り換えられる。
【００３１】
図４は、１つの例示的な実施形態に係るコロナ点火システムにおける図３の回路の実現例を示す。図４のシステムは、パルス発生器Ａと、コンパレータブロックＢと、スイッチＣおよびＤと、変圧器Ｅと、電流センサＦと、ローパスフィルタＧと、クランプＨとを含む。コロナ点火装置（図示せず）は、変圧器Ｅに接続されている。
【００３２】
システムの動作は、コマンド信号または「イネーブル信号」１がエンジン制御ユニットなどの外部ソースによってアサートされることによって開始される。「イネーブル信号」１は、図３の回路におけるポイントＡに対応する。「開始」パルス発生器Ａは、イネーブル信号１を受信し、イネーブル信号１に応答してシステムおよびコロナ点火装置を通って流れる電流の発振を開始させる非反転出力２を送信する。パルス発生器Ａは、図３の回路の構成要素Ｃ３，Ｒ１３，Ｒ１２およびＤ１に対応する。
【００３３】
コンパレータブロックＢは、イネーブル信号１を受信し、パルス発生器Ａから非反転入力２を受信し、ローパスフィルタＧおよびクランプＨから反転入力３を受信する。コンパレータブロックＢの反転入力３によって受信される信号は、コロナ点火装置の電流の位相を表す。非反転入力２は、図３のＱ９に対応し、反転入力３は、図３のＱ１０に対応する。次に、コンパレータブロックＢは、スイッチＣおよびＤのための制御信号を作成する。コンパレータブロックＢによって提供される制御信号は、イネーブル信号１、非反転入力２および反転入力３における情報に基づく。反転入力３は、ローパスフィルタＧおよびクランプＨからのフィードバック信号とも呼ばれる。コンパレータブロックＢは、通常出力４および反転出力５として制御信号をスイッチＣおよびＤに提供する。通常出力４は、図３のポイントＨに対応し、反転出力５は、図３のポイントＧに対応する。コンパレータブロックＢの出力５および４は、図３のＱ５およびＱ６にも対応する。
【００３４】
スイッチＣおよびＤは、通常出力４および反転出力５を受信する。第１のスイッチＣは、通常出力４を受信し、第２のスイッチＤは、反転出力５を受信する。第１のスイッチＣは、図３のＱ３，Ｑ４，Ｑ９，Ｑ２２およびＱ１０１に対応し、第２のスイッチＤは、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１，Ｑ１７およびＱ１０２に対応する。出力４および５に応答して、スイッチＣおよびＤの各々は、出力９を介してコロナ点火装置に接続されている変圧器Ｅに、信号６および７を介して電圧を印加することにより、コロナ点火装置の電流の発振を生じさせる。
【００３５】
変圧器Ｅは、スイッチＣおよびＤから電圧を受信し、変圧器Ｅは、コロナ点火装置の発振を生じさせることに加えて、コロナ点火装置の駆動電圧を増加させることも行う。回路がオンである場合、電圧は常に変圧器Ｅからコロナ点火装置に印加される。電流がコロナ点火装置に流入するときはいつもプラスの電圧が印加されるべきであり、電流がコロナ点火装置から流出するときはいつもマイナスの電圧が印加されるべきである。プラスからマイナスへの切り換え、またはその逆の切り換えは、できる限りゼロに近い電流で起こるべきである。１つの考えられるスキームでは、変圧器Ｅは、図３のＬ１，Ｌ２およびＬ３に対応する、磁性コア１２に巻き付けられた３つの巻線を有する。各々の一端が電源に連結され他端がスイッチＣ，Ｄのうちの１つに連結された２つの一次巻線Ｌ１およびＬ２と、一端がコロナ点火装置に連結され他端が電流センサＦに連結された１つの二次巻線とがある。Ｌ１およびＬ２は、通電されたときに磁性コア１２内に相反する磁場を生じさせるようにスイッチＣおよびＤに対して配置されている。変圧器Ｅによって生成される電圧出力は、ゼロについて対称の、バランスのとれた矩形波出力である。
【００３６】
システムの電流センサＦは、変圧器Ｅの出力における電流を信号１０を介して受信し、コロナ点火装置の電流でもある変圧器Ｅの出力における電流を測定する。電流センサＦは、抵抗器、ダイオード、インダクタおよびキャパシタのうちの少なくとも１つを含む。図３の電流センサＦは、Ｒ１４に位置する抵抗器である。電流センサＦによって得られる電流測定値は、最終的には、二次巻線の電圧がコロナ点火装置の電流と「同相に」なるように二次巻線Ｌ３の電圧を制御することに使用される。「同相に」という用語は、電圧および電流が同時にピークに達することを意味し、コロナ点火装置が共振周波数で動作していることを意味する。より具体的には、ブロックコンパレータＢは、電流センサＦによって得られた情報を使用して、ある特定のときに電圧を変圧器Ｅの一次巻線に印加するようにスイッチＣ，Ｄに指示する。一次巻線Ｌ１，Ｌ２に印加される電圧は、二次巻線Ｌ３にコロナ点火装置の電流と同相の電圧を持たせるようにタイミングがとられる。
【００３７】
より具体的には、電流が変圧器Ｅからコロナ点火装置に送信される場合、コロナ点火装置に送信されている電流は、電流センサＦによって検知される。それに応答して、電流センサＦは、信号を最終的には第２のスイッチＤに送信して、プラスの電圧を印加し、それによってより多くの電流を変圧器Ｅからコロナ点火装置に押し込む。電流センサＦからスイッチＤへの信号は、点火装置に送信されている電流がゼロを通過するときを示す。コロナ点火装置に流入する電流がゼロまたは約ゼロであるまさにそのときに、スイッチＤがオンになり、変圧器Ｅがプラスの電圧をコロナ点火装置に提供することにより、より多くの電流をコロナ点火装置に提供する。プラスの電圧からマイナスの電圧への切り換え、またはその逆の切り換えは、できる限りゼロに近い電流で起こるべきである。
【００３８】
同様に、電流がコロナ点火装置から変圧器Ｅを通って接地に流れている場合、コロナ点火装置から流出している電流も電流センサＦによって検知される。それに応答して、電流センサＦは、信号を最終的には第１のスイッチＣに送信して、スイッチを閉鎖させ、マイナスの電圧を印加し、それによってより多くの電流をコロナ点火装置から引き出す。電流センサＦからスイッチＣへの信号は、点火装置から流出する電流がゼロを通過するときを示す。そして、コロナ点火装置から流出する電流がゼロまたは約ゼロであるまさにそのときに、スイッチＣが閉鎖し、変圧器Ｅがマイナスの電圧を印加することにより、より多くの電流をコロナ点火装置から引き出す。
【００３９】
電流が名目上ゼロであるときに電流をコロナ点火装置に送信することと電流をコロナ点火装置から引き出すこととを切り換えることにより、システムが共振周波数で動作することが可能になる。図３および図４の例では、電流がコロナ点火装置に流入しているときには、電流センサにおける電圧はマイナスであり、電流がコロナ点火装置から流出しているときには、電流センサにおける電圧はプラスである。また、図３のＲ１，Ｌ６およびＣ６は、回路とコロナ点火装置との間のケーブルの長さを補償する。
【００４０】
システムのローパスフィルタＧは、変圧器Ｅからの電流を表す電圧信号を受信し、望ましくない周波数または対象の範囲外の周波数を除去またはフィルタリングする。また、ローパスフィルタＧは、少なくとも１２０°であるが１８０°未満の電流の位相シフトを生じさせる。前にも示唆したように、ローパスフィルタＧは、フィードバック信号を最終的にはコンパレータブロックＢに提供することも行い、フィードバック信号は、電流がプラスであるか、マイナスであるか、またはゼロであるかを示すコロナ点火装置の電流の位相を含む。ローパスフィルタＧは、図３のＬ５，Ｃ５，Ｒ９およびＲ１０に対応する。
【００４１】
クランプＨは、ローパスフィルタＧからフィードバック信号を受信し、フィードバック信号、すなわち反転入力３をコンパレータブロックＢに送信する前に信号をトランケートする。コンパレータブロックＢに提供されるフィードバック信号は、ゼロ交差電流検出のみを行う。図３では、クランプＨは、Ｄ７およびＤ８に位置している。
【００４２】
ここで、システムの動作およびシステムの構成要素間で送信される信号についてより詳細に説明する。最初に、イネーブル信号１がコンパレータブロックＢに送信されることによってシステムの動作が開始する前には、コンパレータブロックＢはディスエーブルにされており、通常出力４および反転出力５はオフである。この時点で、ＨＶ電源８がイネーブルにされて、電力を変圧器Ｅに提供する準備が整う。ＨＶ電源８は、システムの外部にある。図３では、ＨＶ電源は、ＣＯＭ＋に接続されている。しかし、システムの動作が開始する前は、電流が変圧器Ｅに流入することはない。
【００４３】
上記のように、システムの動作は、イネーブル信号１が電力をコンパレータブロックＢに供給することによって開始する。また、イネーブル信号１は、パルス発生器Ａに非反転入力２を生成させ、非反転入力２は、コンパレータブロックＢにバランスを失わせる短パルスを含む。これにより、通常出力４が第１のスイッチＣを短期間イネーブルにし、その結果、電流がＨＶ電源８から変圧器Ｅの一次巻線を通って信号７に流れる。変圧器Ｅの出力９は、マイナスに駆動され、電流は、変圧器Ｅおよび電流センサＦを通って接地に流れ続ける。
【００４４】
電流が変圧器Ｅおよび電流センサＦを通って接地に流れることにより、コロナ点火装置の電流の流れを反映する信号１０において電圧が上昇する。しかし、信号１０における電圧は、システム、特に接続ケーブルにおける寄生キャパシタンスの充電および放電による高周波数成分を含む。フィルタブロックＧは、これらの望ましくない周波数を除去して、位相シフトを提供する。位相シフトは、少なくとも１２０°であり、好ましくは１８０°に近いが１８０°未満である。したがって、ローパスフィルタＧは、コロナ点火装置の電流を反映するがほぼ逆位相のクリーンな正弦波電流信号を１１において提供する。コンパレータブロックＢの反転入力３を使用することによって、さらなる１８０°位相シフトが提供される。コンパレータブロックＢならびにスイッチＣおよびＤにおける不可避の遅延は、３６０°の合計位相シフトを生じさせる。これは、安定的な発振に必要とされる条件である。
【００４５】
クランプＨは、電流信号１１のサイズをクリップし、信号１１を矩形波に変換する。この矩形波は、反転入力３、すなわちフィードバック信号およびコンパレータブロックＢに供給される。位相シフトにより、コンパレータブロックＢのマイナス入力に提供される反転入力３がループ全体の周囲でプラスのフィードバックになる。プラスのフィードバックは、システムおよびコロナ点火装置の発振に必要とされる条件である。
【００４６】
この時点で、信号９を介して変圧器Ｅに連結されたコロナ点火装置の共振ＬＣ動作により、信号９を通ってコロナ点火装置に流入する電流は、ピークに達し、再びゼロに降下し、次にゼロを通過する。これにより、変圧器Ｅから電流センサＦへの信号１０における電圧の符号が逆になる。逆の信号により、コンパレータブロックＢが通常出力４および反転出力５の状態を変化させ、第１のスイッチＣから第２のスイッチＤへのコンダクタンスを入れ替えて、システムを通る電流の流れを逆にする。当該電流は、逆方向に進み、信号１０においてマイナスの半波を生成する。このプロセスは、「イネーブル」信号１が除去されるまで続く。
【００４７】
第１のサイクルの後、定常状態の動作が達成され、非反転入力２において提供されるパルス発生器Ａからの短パルスは終了し、非反転入力２における電圧は静止レベルになる。反転入力３における電圧は、静止レベルあたりの小振幅矩形波を表し、当該小振幅矩形波は、コロナ点火装置における電流と逆位相である。
【００４８】
スイッチＣおよびＤならびに変圧器Ｅによる電流および印加電圧の位相整合は、コロナ点火装置の電流および電圧を同相にする。これは、直列ＬＣ回路であるコロナ点火装置などの直列ＬＣ回路の共振に必要とされる条件を提供する。したがって、図４のシステムに係る図３の回路の実現例は、共振周波数でコロナ点火装置の動作を実施し、コロナ点火システムをコロナ点火装置の共振周波数で動作させる。
【００４９】
図５は、別の例示的な実施形態に係るコロナ点火システムにおける図３の回路の実現例を示す。図５のシステムは、アナログ実装およびフルブリッジと呼ばれる。図４のシステムと同様に、図５のシステムもパルス発生器Ａと、コンパレータブロックＢと、スイッチＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２と、変圧器Ｅと、電流センサＦと、ローパスフィルタＧと、クランプＨとを含む。コロナ点火装置（図示せず）は、変圧器Ｅに接続されている。
【００５０】
図５のシステムでは、スイッチＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２は、ＦＥＴの対、ここでは斜め向かいの対であり、単一の一次巻線Ｌ１の対向する端部をＶｉｎおよび接地に接続するように作動される。たとえば、右上／左下のスイッチの対は、電流が一次巻線Ｌ１の上から下に流れることを可能にし、右下／左上のスイッチの対は、反対方向の電流を提供する。また、このシステムでは、一次巻線Ｌ１の側のキャパシタＣは任意である。図５のシステムの利点は、コア１２を有効に利用することにより変圧器Ｅが単純になることを含む。また、ＦＥＴの両端にはＶｉｎのみが現れるため、より優れたより安価なＦＥＴを使用することができる。また、単一のＦＥＴの故障は、短絡を引き起こすことはない。さらに、漏れインダクタンスに閉じ込められたエネルギを安全に一次巻線Ｌ１に戻すことができる。
【００５１】
システムの動作は、コマンド信号または「イネーブル信号」１がエンジン制御ユニットなどの外部ソースによってアサートされることによって開始される。コマンド信号とも呼ばれる「イネーブル信号」１は、図３の回路におけるポイントＡに対応する。「開始」パルス発生器Ａは、イネーブル信号１がアサートされたときに発振を開始させるために使用される。「開始」パルス発生器Ａは、イネーブル信号１を受信し、イネーブル信号１に応答してシステムおよびコロナ点火装置を通って流れる電流の発振を開始させる非反転出力２を送信する。パルス発生器Ａは、図３の回路の構成要素Ｃ３，Ｒ１３，Ｒ１２およびＤ１に対応する。
【００５２】
コンパレータブロックＢは、イネーブル信号１を受信し、図３のＱ１２，Ｑ７，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ９およびＱ１０に対応する相補出力を提供する。次に、コンパレータブロックＢは、イネーブル信号１およびフィードバック信号に基づいて、スイッチングのための制御信号を作成する。より具体的には、コンパレータブロックＢは、イネーブル信号１を受信し、パルス発生器Ａから非反転入力２を受信し、ローパスフィルタＧおよびクランプＨから反転入力３を受信する。コンパレータブロックＢの反転入力３によって受信される信号は、コロナ点火装置の電流の位相を表す。非反転入力２は、図３のＱ９（Ｑ９ｂ）の入力に対応し、反転入力３は、図３のＱ１０の入力に対応する。次に、コンパレータブロックＢは、スイッチＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２のための制御信号を作成する。コンパレータブロックＢによって提供される制御信号は、イネーブル信号１、非反転入力２および反転入力３における情報に基づく。反転入力３は、ローパスフィルタＧおよびクランプＨからのフィードバック信号とも呼ばれる。コンパレータブロックＢは、通常出力４および反転出力５として制御信号をスイッチＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２に提供する。通常出力４は、図３のポイントＨに対応し、反転出力５は、図３のポイントＢに対応する。コンパレータブロックＢの出力５および４は、図３のＱ５およびＱ６にも対応する。また、イネーブル信号１は、図３のＧに対応する。
【００５３】
図５のシステムは、電圧を変圧器Ｅに印加してコロナ点火装置の発振を生じさせる、第１のスイッチＣ１，Ｃ２と第２のスイッチＤ１，Ｄ２とを含む二対のスイッチを含む。第１のスイッチＣ１およびＣ２は対としてオンになる一方で、第２のスイッチＤ１，Ｄ２はオフであり、逆の場合も同様である。たとえば、スイッチＣ１が通常出力４を受信し、スイッチＤ１が反転出力５を受信する。代替的に、スイッチＣ２が通常出力４を受信し、スイッチＤ２が反転出力５を受信する。出力４および５に応答して、スイッチＣ１およびＤ１またはＣ２およびＤ２の各々は、出力９を介してコロナ点火装置に接続されている変圧器Ｅに、信号６および７を介して電圧を印加することにより、コロナ点火装置の電流の発振を生じさせる。
【００５４】
変圧器Ｅは、駆動電圧を増加させ、ゼロについて対称のバランス矩形波出力を生じさせる。また、１つの考えられる補償スキームでは、変圧器Ｅは、図５のＬ１に対応する単一の一次巻線と、図５のＬ３に対応する単一の二次巻線とを含む。図５の単一の一次巻線Ｌ１を有する変圧器Ｅは、２つの一次巻線Ｌ１，Ｌ２と１つの二次巻線Ｌ３とを含む図４の変圧器Ｅとは異なっている。より具体的には、図５の変圧器Ｅは、スイッチＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２から電圧を受信し、コロナ点火装置の発振を生じさせることに加えて、変圧器Ｅは、コロナ点火装置の駆動電圧を増加させることも行う。回路がオンである場合、電圧は常に変圧器Ｅからコロナ点火装置に印加される。電流がコロナ点火装置に流入するときはいつもプラスの電圧が印加されるべきであり、電流がコロナ点火装置から流出するときはいつもマイナスの電圧が印加されるべきである。プラスからマイナスへの切り換え、またはその逆の切り換えは、できる限りゼロに近い電流で起こるべきである。この例では、変圧器Ｅは、磁性コア１２に巻き付けられた１つの一次巻線Ｌ１を有する。一次巻線Ｌ１は、一端がスイッチＤ１およびＣ２を介して電源または接地に交互に連結され、一次巻線Ｌ１の他端は、スイッチＣ１およびＤ２を介して電源または接地に交互に連結される。１つの二次巻線Ｌ３は、一端がコロナ点火装置に連結され、他端が電流センサＦに連結されている。上記のように、変圧器Ｅによって生成される電圧出力は、ゼロについて対称の、バランスのとれた矩形波出力である。
【００５５】
図５のシステムの電流センサＦは、変圧器Ｅ、したがってコロナ点火装置の出力における電流を測定する。また、電流センサＦは、スイッチングを制御して共振動作を起こさせる。より具体的には、電流センサＦは、変圧器Ｅの出力における電流を信号１０を介して受信し、コロナ点火装置の電流でもある変圧器Ｅの出力における電流を測定する。電流センサＦは、抵抗器、ダイオード、インダクタおよびキャパシタのうちの少なくとも１つを含む。図３の電流センサＦは、Ｒ１４に位置する抵抗器である。電流センサＦによって得られる電流測定値は、最終的には、二次巻線の電圧がコロナ点火装置の電流と「同相に」なるように二次巻線Ｌ３の電圧を制御することに使用される。「同相に」という用語は、電圧および電流が同時にピークに達することを意味し、コロナ点火装置が共振周波数で動作していることを意味する。より具体的には、ブロックコンパレータＢは、電流センサＦによって得られた情報を使用して、ある特定のときに電圧を変圧器Ｅの一次巻線Ｌ１に印加するようにスイッチＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２に指示する。一次巻線Ｌ１に印加される電圧は、二次巻線Ｌ３にコロナ点火装置の電流と同相の電圧を持たせるようにタイミングがとられる。
【００５６】
さらにいっそう具体的には、電流が変圧器Ｅからコロナ点火装置に送信される場合、コロナ点火装置に送信されている電流は、電流センサＦによって検知される。それに応答して、電流センサＦは、信号を最終的には第２のスイッチＤ１またはＤ２に送信して、プラスの電圧を印加し、それによってより多くの電流を変圧器Ｅからコロナ点火装置に押し込む。電流センサＦからスイッチＤ１またはＤ２への信号は、点火装置に送信されている電流がゼロを通過するときを示す。コロナ点火装置に流入する電流がゼロまたは約ゼロであるまさにそのときに、スイッチＤ１またはＤ２がオンになり、変圧器Ｅがプラスの電圧をコロナ点火装置に提供することにより、より多くの電流をコロナ点火装置に提供する。プラスの電圧からマイナスの電圧への切り換え、またはその逆の切り換えは、できる限りゼロに近い電流で起こるべきである。
【００５７】
同様に、電流がコロナ点火装置から変圧器Ｅを通って接地に流れている場合、コロナ点火装置から流出している電流も電流センサＦによって検知される。それに応答して、電流センサＦは、信号を最終的には第１のスイッチＣ１またはＣ２に送信して、スイッチを閉鎖させ、マイナスの電圧を印加し、それによってより多くの電流をコロナ点火装置から引き出す。電流センサＦからスイッチＣ１またはＣ２への信号は、点火装置から流出する電流がゼロを通過するときを示す。そして、コロナ点火装置から流出する電流がゼロまたは約ゼロであるまさにそのときに、スイッチＣ１またはＣ２が閉鎖し、変圧器Ｅがマイナスの電圧を印加することにより、より多くの電流をコロナ点火装置から引き出す。
【００５８】
電流が名目上ゼロであるときに電流をコロナ点火装置に送信することと電流をコロナ点火装置から引き出すこととを切り換えることにより、システムが共振周波数で動作することが可能になる。図３および図５の例では、電流がコロナ点火装置に流入しているときには、電流センサＦにおける電圧はマイナスであり、電流がコロナ点火装置から流出しているときには、電流センサＦにおける電圧はプラスである。また、図３のＲ１，Ｌ６およびＣ６は、回路とコロナ点火装置との間のケーブルの長さを補償する。
【００５９】
図５のシステムのローパスフィルタＧは、対象の範囲外の周波数を除去し、フィードバック信号に位相シフトを生じさせる。より具体的には、ローパスフィルタＧは、変圧器Ｅからの電流を表す電圧信号を受信し、望ましくない周波数または対象の範囲外の周波数を除去またはフィルタリングする。また、ローパスフィルタＧは、少なくとも１２０°であるが１８０°未満の電流の位相シフトを生じさせる。前にも示唆したように、ローパスフィルタＧは、フィードバック信号を最終的にはコンパレータブロックＢに提供することも行い、フィードバック信号は、電流がプラスであるか、マイナスであるか、またはゼロであるかを示すコロナ点火装置の電流の位相を含む。ローパスフィルタＧは、図３のＬ５，Ｃ５，Ｒ１０およびＲ９に対応する。
【００６０】
図５のシステムのクランプＨは、ゼロ交差検出のためだけにフィードバック信号の振幅を減少させる。最初は、コンパレータブロックＢはディスエーブルにされており、通常出力４および反転出力５はオフである。ＨＶ源８は既にイネーブルにされており、電流が変圧器Ｅを通って流れることはない。動作中、クランプＨは、ローパスフィルタＧからフィードバック信号を受信し、フィードバック信号、すなわち反転入力３をコンパレータブロックＢに送信する前に信号をトランケートする。コンパレータブロックＢに提供されるフィードバック信号は、ゼロ交差電流検出のみを行う。図３では、このシステムのクランプＨは、ノードＪおよびＣ７の近くに位置している。
【００６１】
ここで、システムの動作およびシステムの構成要素間で送信される信号についてより詳細に説明する。最初に、イネーブル信号１がコンパレータブロックＢに送信されることによってシステムの動作が開始する前には、コンパレータブロックＢはディスエーブルにされており、通常出力４および反転出力５はオフである。この時点で、ＨＶ電源８がイネーブルにされて、電力を変圧器Ｅに提供する準備が整う。ＨＶ電源８は、システムの外部にある。図３では、ＨＶ電源は、ＣＯＭ＋に接続されている。しかし、システムの動作が開始する前は、電流が変圧器Ｅに流入することはない。
【００６２】
上記のように、システムの動作は、イネーブル信号１が電力をコンパレータブロックＢに供給することによって開始する。また、イネーブル信号１は、パルス発生器Ａに非反転入力２を生成させ、非反転入力２は、コンパレータブロックＢにバランスを失わせる短パルスを含む。これにより、通常出力４が第１のスイッチＣ１またはＣ２を短期間イネーブルにし、その結果、電流がＨＶ電源８から変圧器Ｅの一次巻線Ｌ１を通って信号６および７に流れる。変圧器Ｅの出力９は、マイナスに駆動され、電流は、出力９から変圧器Ｅおよび電流センサＦを通って接地に流れ続ける。
【００６３】
電流が変圧器Ｅおよび電流センサＦを通って接地に流れることにより、コロナ点火装置の電流の流れを反映する信号１０において電圧が上昇する。しかし、信号１０における電圧は、システム、特に接続ケーブルにおける寄生キャパシタンスの充電および放電による高周波数成分を含む。フィルタブロックＧは、これらの望ましくない周波数を除去して、位相シフトを提供する。位相シフトは、少なくとも１２０°であり、好ましくは１８０°に近いが１８０°未満である。したがって、ローパスフィルタＧは、コロナ点火装置の電流を反映するがほぼ逆位相のクリーンな正弦波電流信号を１１において提供する。コンパレータブロックＢの反転入力３を使用することによって、さらなる１８０°位相シフトが提供される。コンパレータブロックＢならびにスイッチＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２における不可避の遅延は、３６０°の合計位相シフトを生じさせる。これは、安定的な発振に必要とされる条件である。
【００６４】
クランプＨは、電流信号１１のサイズをクリップし、信号１１を矩形波に変換する。この矩形波は、反転入力３、すなわちフィードバック信号およびコンパレータブロックＢに供給される。１８０°位相シフトのために、コンパレータブロックＢのマイナス入力に提供される反転入力３は、ループ全体の周囲でプラスのフィードバックになる。プラスのフィードバックは、システムおよびコロナ点火装置の発振に必要とされる条件である。
【００６５】
この時点で、信号９を介して変圧器Ｅに連結されたコロナ点火装置の共振ＬＣ動作により、信号９を通ってコロナ点火装置に流入する電流は、ピークに達し、再びゼロに降下し、次にゼロを通過する。これにより、変圧器Ｅから電流センサＦへの信号１０における電圧の符号が逆になる。逆の信号により、コンパレータブロックＢが通常出力４および反転出力５の状態を変化させ、第１のスイッチＣ１またはＣ２から第２のスイッチＤ１またはＤ２へのコンダクタンスを入れ替えて、プロセス全体を逆にし、電流は、ＨＶ電源８から信号７および信号６に流れる。当該電流は、逆方向に進み、信号１０においてマイナスの半波を生成する。このプロセスは、「イネーブル」信号１が除去されるまで続く。
【００６６】
第１のサイクルの後、定常状態の動作が達成され、非反転入力２において提供されるパルス発生器Ａからの短パルスは終了し、非反転入力２における電圧は静止レベルになる。反転入力３における電圧は、静止レベルあたりの小振幅矩形波を表し、当該小振幅矩形波は、コロナ点火装置における電流と逆位相である。
【００６７】
スイッチＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２ならびに変圧器Ｅによる電流および印加電圧の位相整合は、出力９におけるコロナ点火装置を見たときにコロナ点火装置の電流および電圧が同相にされることを意味する。これは、直列ＬＣ回路であるコロナ点火装置などの直列ＬＣ回路の共振に必要とされる条件を提供する。したがって、図５のシステムに係る図３の回路の実現例は、共振周波数でコロナ点火装置の動作を実施し、コロナ点火システムをコロナ点火装置の共振周波数で動作させる。
【００６８】
開示されている実施形態に対する変更および変形は、当業者に明らかになり、本発明の範囲内に入るであろう。したがって、本発明に与えられる法的保護の範囲は、以下の特許請求の範囲を検討することによってのみ決定することができる。全ての請求項および全ての実施形態の全ての特徴は、互いに矛盾しない限りにおいて互いに組み合わせることができると考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2019527793.tif 000008
2019527793.tif 000009